DE2531474A1

DE2531474A1 - Continuous fluid viscosity measurement - by measuring stirrer motor input torque corrected for no load input, efficiency and temp.

Info

Publication number: DE2531474A1
Application number: DE19752531474
Authority: DE
Inventors: Volker Ing Grad Maerker; Wolfgang Dipl Ing Stoecker
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1977-02-03

Abstract

The voltage and current input valves to the drive motor of the existing stirring mechanism are transformed by an analog integrator into a signal corresponding to the input power. After subtracting the no-load input, the remainder is divided by the motor speed in an analog divided and the resulting torque is recorded or displayed, after multiplication by a signal corresponding to the motor efficiency. Method is continuous and universally applicable, independent of the type and size of the process tank. No special devices need be added inside existing process tanks.

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Viskositätsmessung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Viskositätsmessung durch Messung der Drehmomentabgabe eines in der zu messenden Flüssigkeit befindlichen und von einem Asynchronmotor angetriebenen Rührkörpers. Apparatus for continuous viscosity measurement The invention relates to a method for continuous viscosity measurement by measuring the Torque output from one located in the liquid to be measured and from one Asynchronous motor driven agitator.

Zur Messung und Kontrolle des Vikositätsverlaufs von Flüssigkeiten, insbesondere in Rührwerksbehältern, sind eine Reihe verschiedener Meßprinzipien bekannt.For measuring and controlling the viscosity profile of liquids, in particular in agitator tanks, there are a number of different measuring principles known.

Eine Meßmethode besteht in der Ermittlung der Dämpfung von im zu messenden Medium befindlichen schwingenden Elementen.One method of measurement consists in determining the attenuation of the im to be measured Vibrating elements located in the medium.

Eine weitere Methode besteht in der Ermittlung der Drehzahl eines Rührers oder einer der Drehzahl entsprechenden Kenngröße.Another method is to determine the speed of a Stirrer or a parameter corresponding to the speed.

Man hat auch die Stromaufnahme des Antriebsmotors des Rührers bestimmt und hieraus Rückschlüsse auf die Viskosität des zu messenden Mediums gezogen.The power consumption of the stirrer drive motor has also been determined and draw conclusions from this about the viscosity of the medium to be measured.

Aus der DT-PS 950 507 ist es bekannt, zur Bestimmung der Viskosität die Änderung des Widerstandes eines Gleichstrommotors zu messen Das Viskosimeter ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Drehkörpers ein Gleichstrommotor mit Permanentmagnet, eisenfreiem Anker und Edelsteinlagern, der eine lineare Kennlinie und einen sicheren Nullpunkt hat, in einer an sich bekannten Brückenschaltung, die durch eine stabilisierte Gleichspannung gespeist wird, vorgesehen ist.From DT-PS 950 507 it is known to determine the viscosity to measure the change in resistance of a DC motor The viscometer is characterized in that a direct current motor is used to drive the rotating body with permanent magnet, iron-free armature and gemstone bearings that have a linear characteristic and has a safe zero point in a known bridge circuit that is fed by a stabilized DC voltage, is provided.

Gegenstand der DT-PS 907 834 ist ein elektrisches Viskosimeter, bei welchem der Widerstand gegen die Bewegung, z.B.The subject of DT-PS 907 834 is an electrical viscometer, at which resistance to movement, e.g.

die Drehung, eines Körpers in der Untersuchungsflüssigkeit auf elektrischem Wege gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßstrom, durch welchen die Zähigkeit gemessen wird, ein Kompensationsstrom zugeführt wird, welcher eine Funktion der Abweichung der von dem Meßstrorn gemessenen Zähigkeit von der Zähigkeit der Flüssigkeit bei einer Normaltemperatur ist, um dadurch die Messung bei von der Normaltemperatur abweichender Temperatur der Flüssigkeit zu kompensieren.the rotation, of a body in the investigation fluid on electric Paths is measured, characterized in that the measuring current through which the Toughness is measured, a compensation current is supplied, which has a function the deviation of the viscosity measured by the measuring current from the viscosity of the Liquid is at a normal temperature, thereby making the measurement at from the normal temperature to compensate deviating temperature of the liquid.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Viskosität haben den Nachteil, daß sie den zur exakten Bestimmung der Viskosität zu berücksichtigenden Parametern nicht genügend Rechnung tragen und einzelne Parameter gänzlich vernachlässigen. Sie haben ferner den Nachteil, daß sie nicht weitgehend universell verwendbar sind. Gefordert ist eine Vorrichtung, welche es gestattet, die Viskosität von Flüssigkeiten möglichst unabhängig von der Art und Größe des die Flüssigkeit aufnehmenden Behälters zu messen.The known methods and devices for measuring viscosity have the disadvantage that they have to be taken into account for the exact determination of the viscosity Do not take sufficient account of parameters and completely neglect individual parameters. They also have the disadvantage that they are largely not universally applicable. Required is a device that allows the viscosity of liquids as independent as possible of the type and size of the liquid to measure the receiving container.

Es ist ferner von besonderer Wichtigkeit, die Messung an Vorrichtungen durchzuführen, die zum Rühren derartiger Flüssigkeiten in Behältern üblicherweise verwendet werden, so daß besondere Einrichtungen an den bzw. in den Apparaturen nicht benötigt werden.It is also of particular importance to measure on devices to carry out, which is usually used for stirring such liquids in containers are used, so that special facilities on or in the apparatus are not needed.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Viskosität zu finden, welches den zur Ermittlung der Drehmomentabgabe eines Rührkörpers entsprechenden Parametern Rechnung trägt und wobei es möglich ist, diese Messungen ohne konstruktive Änderung des Rührwerksbehälters bzw. des Rührwerksantriebes vorzunehmen.The invention is therefore based on the object of providing a method for continuous measurement of viscosity to find which is the one to determine the Torque output of a stirring body takes appropriate parameters into account and it is possible to carry out these measurements without changing the design of the agitator tank or the agitator drive.

Dabei liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere die Aufgabe zugrunde, diese Drehmomentmessung aus einer korrigierten und systemgerecht modifizierten Wirkleistungsmessung auf der Primärseite des Antriebsmotors vorzunehmen.The task of the method according to the invention is in particular here based on this torque measurement from a corrected and system-appropriate modified Carry out active power measurement on the primary side of the drive motor.

Hierbei ist neben der aufgenommenen Leistung die Drehzahl und der Wirkungsgrad der Rührvorrichtung zu berücksichtigen.In addition to the power consumed, the speed and the Take into account the efficiency of the stirring device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) primärseitig die Stromstärke i und die Spannung u in an sich bekannter Weise gemessen werden und mit einem Analogintegrator die aufgenommene Leistung p entsprechend der Gleichung ermittelt und in ein der Leistung p entsprechendes elektrisches Signal umgeformt wird, von dem ein der Leerlauf leistung entsprechendes Signal subtrahiert wird, b) ein der Motordrehzahl n entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird, wobei das der Leerlaufdrehzahl entsprechende Signal ganz oder teilweise unterdrückt wird, sodann c) in einem Analogdividierer ein dem Quotienten aus Leistung und Drehzahl entsprechendes Drehmomentsignal erzeugt wird, d) ein dem Wirkungsgrad entsprechendes Fremdsignal dem erhaltenen Drehmomentsignal überlagert wird und dann e) das resultierende Signal, gegebenenfalls nach Verstärkung und Glättung, einem,gegebenenfalls registrierenden,Meßgerät oder einer Regelvorrichtung zugeführt wird.According to the invention, this object is achieved in that a) the current intensity i and the voltage u are measured on the primary side in a manner known per se, and the power p consumed is measured with an analog integrator in accordance with the equation is determined and converted into an electrical signal corresponding to the power p, from which a signal corresponding to the idling power is subtracted, b) an electrical signal corresponding to the engine speed n is generated, the signal corresponding to the idling speed being wholly or partially suppressed, then c ) a torque signal corresponding to the quotient of power and speed is generated in an analog divider, d) an external signal corresponding to the efficiency is superimposed on the torque signal obtained and then e) the resulting signal, if necessary after amplification and smoothing, a measuring device or a recording device, if necessary Control device is supplied.

In den Analogintegrator werden die gemessenen Spannungen und die Stromstärke eingegeben. Es ist dem Fachmann dabei klar, daß diese Größen gegebenenfalls durch Strom- und /oder Spannungswandler den Eingangsbereichen des Analogintegrators anzupassen sind. Der Analogint'egrator liefert dabei ein Signal, das in dieser Form noch nicht zu verwerten ist, da es die bei Leerlauf aufgenommene Leistung als Fehlergröße mitbeinhaltet. Diese Leerlaufleistung muß zunächst bestimmt werden. Ein der Leerlaufleistung entsprechendes Signal ist deshalb von dem der Leistung entsprechenden Signal des Analogintegrators zu subtrahieren.The measured voltages and the current intensity are stored in the analog integrator entered. It is clear to the person skilled in the art that these variables may be used Adapt current and / or voltage converters to the input ranges of the analog integrator are. The analog integrator delivers a signal that is not yet in this form is to be exploited, there it is the power consumed when idling as Including error size. This idle power must first be determined. A signal corresponding to idle power is therefore different from that of power to subtract the corresponding signal of the analog integrator.

Das Drehmoment eines Motors ist gleich der abgegebenen Leistung dividiert durch die Drehzahl. Die Drehzahl des Rührwerksantriebes kann in beliebiger Weise gemessen werden, z.B. mit Hilfe eines Tachodynamos in eine elektrische Kenngröße überführt werden. Bei der Viskositätsmessung ist die zu erwartende Drehzahl geringer als die Leerlaufdrehzahl.The torque of an engine is equal to the power delivered divided by the speed. The speed of the agitator drive can be adjusted in any way can be measured, e.g. with the help of a speedometer into an electrical parameter be convicted. When measuring the viscosity, the expected speed is lower than the idle speed.

Die Leerlaufdrehzahl ist deshalb zu berücksichtigen, indem das der Leerlaufdrehzahl entsprechende elektrische Signal ganz oder teilweise unterdrückt wird.The idle speed must therefore be taken into account by the Idle speed corresponding electrical signal completely or partially suppressed will.

Es stehen nunmehr zwei Signale zur Verfügung, wobei das eine Signal der aufgenommenen Leistung p, das zweite Signal der Drehzahl n entspricht. Beide Signale werden nun einem Analogdividierer zugeführt. Auch hier sind die Signale der Eingangsempfindlichkeit des Analogdividierers anzupassen.There are now two signals available, one of which is a signal the power consumed p, the second signal corresponds to the speed n. Both Signals are now fed to an analog divider. Here, too, are the signals to adapt to the input sensitivity of the analog divider.

In dem Analogdividierer wird nun der Quotient aus aufgenommener Leistung und Drehzahl in kompensierter und gegebenenfalls angepaßter Form ermittelt.The quotient of the power consumed is now used in the analog divider and speed determined in a compensated and possibly adapted form.

Wird aus der aufgenommenen elektrischen Wirkleistung die abgegebene Leistung ermittelt, ist der Wirkungsgrad zu berücksichtigen, der wiederum von Drehzahl und Leistung abhängig ist. Der Wirkungsgrad des Rührwerksantriebes ist bekannt bzw. kann in an sich bekannter Weise ermittelt werden.If the electrical active power consumed becomes the output Power is determined, the efficiency must be taken into account, the in turn depends on speed and power. The efficiency of the agitator drive is known or can be determined in a manner known per se.

Ein dem Wirkungsgrad entsprechendes extern erzeugtes elektrisches Signal wird nun dem im Analogdividierer erhaltenen Drehmomentsignal überlagert. Das nunmehr erhaltene Signal ist der Viskosität der Flüssigkeit analog.An externally generated electrical power corresponding to the degree of efficiency The signal is now superimposed on the torque signal received in the analog divider. The signal now obtained is analogous to the viscosity of the liquid.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist es von Vorteil, daß dem Drehmomentsignal ein Signal überlagert wird, das die Temperaturabhängigkeit der Viskosität im zu messenden Medium berücksichtigt. Es kann außerdem von Vorteil sein, dem Drehmomentsignal ein elektrisches Signal zu überlagern, das den Einfluß der Füllhöhe im Rührbehälter berücksichtigt.To increase the measurement accuracy, it is advantageous that the torque signal a signal is superimposed, which the temperature dependence of the viscosity in to measuring medium taken into account. It can also be beneficial to the torque signal to superimpose an electrical signal that has the influence of the filling level in the stirred tank considered.

Dieses Signal kann nun in verschiedener Weise weiterverarbeitet werden. Das Signal kann einem Meßgerät zugeführt werden, das die Viskosität anzeigt und gegebenenfalls registriert. Das Signal kann gegebenenfalls zusätzlich einer Regel- und Steuervorrichtung zugeführt werden. Diese Regel-und Steuervorrichtung kann beispielsweise die Zudosierung von Lösungsmitteln zur Herabsetzung der Viskosität, eine Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur der Lösung, die Zugabe von weiteren Produkten und dergleichen, ermöglichen.This signal can now be further processed in various ways. The signal can be fed to a measuring device which displays the viscosity and registered if necessary. If necessary, the signal can also be sent to a control and control device are supplied. This regulating and control device can, for example the addition of solvents to reduce the viscosity, an increase or lowering the temperature of the solution, the addition of further products and the like, enable.

Auch hier ist es dem Fachmann selbstverständlich, daß das Signal dem Eingangsbereich des das Signal empfangenden Meß-oder Steuergerätes anzupassen ist.Here, too, it is a matter of course for the person skilled in the art that the signal is the The input range of the measuring or control device receiving the signal is to be adapted.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, das erhaltene Endsignal zu glätten, um eine auswertbare Anzeige bzw.It has proven to be particularly useful to use the end signal obtained to smoothen an evaluable display resp.

Weiterverarbeitung des Signales zu ermöglichen.To enable further processing of the signal.

In der beigefügten Abbildung ist ein Prinzipschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Dabei ist mit (1) ein Rührwerksmotor bezeichnet, der als dreiphasiger Asynchronmotor ausgebildet ist. Diesem Motor wird über die Leitungen L1, L2 und L3 Strom zugeführt. Mit (2) ist der Analogintegrator bezeichnet, der über die Leitungen (3), (4) und (5) mit den Stromzuführungen L1, L2 und L3 verbunden ist, und dem ein der aufgenommenen Stromstärke entsprechender Strom mit Hilfe des Stromwandlers (6) zugeführt wird. Der Analogintegrator (2) gibt ein Signal (7) ab, welches in dem Kompensationsglied (8) die Leerlaufleistung berücksichtigt und gegebenenfalls an den nachgeschalteten Analogdividierer (9) anpaßt. Mit (10) ist ein Tachodynamo bezeichnet, welcher ein der Drehzahl des Rührwerksantriebes entsprechendes elektrisches Signal an das Kompensationsglied (11) weitergibt, in welchem die Leerlaufkompensation und gegebenenfalls die Anpassung des Signals an den Analogdividierer (9) vorgenommen wird. Der Analogdividierer (9) liefert ein Signal, welchem in dem Korrekturglied (12) einem Wirkungsgrad entsprechendes Fremdsignal überlagert wird. Das Signal kann weiterhin entsprechend der Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur korrigiert werden. Das so erhaltene Signal wird im Regelfall nunmehr in dem Verstärker (13) den Meßregistrierungs- und/oder den Steuer- und Regelvorrichtungen (15) angepaßt. Mit (14) ist das Dämpfungsglied zur Glättung des erhaltenen Signals bezeichnet.In the attached figure is a basic circuit diagram of the device shown for performing the method according to the invention. With (1) is a Designated agitator motor, which is designed as a three-phase asynchronous motor. Power is supplied to this motor via lines L1, L2 and L3. With (2) is denotes the analog integrator, which is connected to the lines (3), (4) and (5) Power supply lines L1, L2 and L3 is connected, and the one of the absorbed current intensity corresponding current is supplied with the aid of the current transformer (6). The analog integrator (2) emits a signal (7), which in the compensation element (8) the idle power taken into account and, if necessary, adapted to the downstream analog divider (9). With (10) a tacho dynamometer is designated, which one of the speed of the agitator drive transmits corresponding electrical signal to the compensation element (11), in to which the idle compensation and, if necessary, the adaptation of the signal the analog divider (9) is made. The analog divider (9) delivers a Signal, which external signal corresponding to an efficiency in the correction element (12) is superimposed. The signal can continue to depend on the viscosity from corrected for the temperature. The signal thus obtained becomes as a rule now in the amplifier (13) the measurement registration and / or the Control and regulating devices (15) adapted. With (14) the attenuator is for Referred to as smoothing of the signal obtained.

Claims

1. A method for continuous viscosity measurement by measuring the torque output of a stirrer located in the liquid to be measured and driven by an asynchronous motor, characterized in that a) the primary side the current i and the voltage u are measured in a known manner and with an analog integrator power consumption p according to the equation is determined and converted into an electrical signal corresponding to the power p, from which a signal corresponding to the idling power is subtracted, b) an electrical signal corresponding to the engine speed n is generated, the signal corresponding to the idling speed being wholly or partially suppressed, then c) a torque signal corresponding to the quotient of power and speed is generated in an analog divider, d) an external signal corresponding to the efficiency is superimposed on the torque signal obtained and then e) the resulting signal, if necessary after amplification and smoothing, by a measuring device or a control device that records if necessary is fed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the torque signal a signal is superimposed, which the temperature dependence of the viscosity in to measuring medium taken into account.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the An electrical torque signal corresponding to the fill level in the agitator tank Signal is superimposed.